[發明專利]一種基于北斗衛星信號的異頻高精度銣原子頻標產生系統

在審

• 申請號: 202110387875.1
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113114240A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 杜保強;余慧敏;沈坤;代建華
• 申請（專利權）人: 湖南師范大學
• 主分類號: H03L7/26
• 分類號: H03L7/26;G01S19/14
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才

本發明公開了一種基于北斗衛星信號的異頻高精度銣原子頻標產生系統，包括衛星接收模塊、鐘差測量模塊、數據處理模塊、銣原子鐘模塊、異頻相控模塊、顯示模塊和電源模塊；衛星接收模塊的信號輸出端連接鐘差測量模塊的信號輸入端，鐘差測量模塊的信號輸出端連接數據處理模塊的信號輸入端，數據處理模塊的信號輸出端連接銣原子鐘模塊的信號輸入端，銣原子鐘模塊的信號輸出端分別連接鐘差測量模塊和異頻相控模塊的信號輸入端，異頻相控模塊的信號輸出端連接顯示模塊的信號輸入端；本發明采用異頻相控技術，能夠大幅度提高銣原子頻標的穩定度和準確度，加強系統的穩定性和可靠性，完全滿足北斗衛星定位服務領域高精度時頻測量用戶的需求。

技術領域

本發明涉及一種頻標產生系統，尤其涉及一種基于北斗衛星信號的異頻高精度銣原子頻標產生系統。

背景技術

在北斗+5G通信，北斗+人工智能等北斗+應用（即北斗服務）領域，北斗時頻信息測量設備對時頻標準的準確度和穩定度要求越來越高，如現代電力傳輸網要求時刻準確度小于±1us，頻率準確度優于±1×10^-11，現代高速數字通信系統要求時鐘同步的時刻準確度小于±0.5us，頻率穩定度優于±5×10^-12等。

目前的高精度時頻標準以一級頻標如銫原子頻標和氫原子頻標為主，但昂貴的價格和較高的環境要求限制了它們的廣泛應用，因此在北斗高精度定位和位置服務中性能相對優越、價格相對便宜的二級頻標如銣原子頻標、高穩定度晶體振蕩器等便成了廣大用戶的首選。通常情況下基于單一的銣原子鐘系統頻標具有很高的準確度但短穩相對較低，基于單一的晶體振蕩器系統頻標具有良好的短穩而準確度相對不高，二級頻標普遍存在頻率偏移和老化問題，導致輸出結果逐漸偏離標準時頻，不能滿足北斗時頻測量用戶對高精度的需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于北斗衛星信號的異頻高精度銣原子頻標產生系統，采用異頻相控技術，能夠大幅度提高銣原子頻標的穩定度和準確度，加強系統的穩定性和可靠性，滿足北斗衛星定位服務領域高精度時頻測量用戶的需求。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于北斗衛星信號的異頻高精度銣原子頻標產生系統，包括衛星接收模塊、鐘差測量模塊、數據處理模塊、銣原子鐘模塊、異頻相控模塊、顯示模塊和電源模塊；衛星接收模塊的信號輸出端連接鐘差測量模塊的信號輸入端，鐘差測量模塊的信號輸出端連接數據處理模塊的信號輸入端，數據處理模塊的信號輸出端連接銣原子鐘模塊的信號輸入端，銣原子鐘模塊的信號輸出端分別連接鐘差測量模塊和異頻相控模塊的信號輸入端，異頻相控模塊的信號輸出端連接顯示模塊的信號輸入端；

所述的衛星接收模塊采用北斗接收機，用以產生BDS秒脈沖信號；

所述的鐘差測量模塊，用于接收BDS秒脈沖信號與銣原子鐘模塊所產生的本地秒脈沖信號之間的時差信號即鐘差，并對鐘差大小進行連續實時測量；

所述的數據處理模塊，用于實時處理鐘差測量結果，產生銣原子鐘模塊的頻率控制信號；

所述的銣原子鐘模塊，用于產生本地秒脈沖信號和銣原子鐘頻率信號；

所述的異頻相控模塊包括異頻鑒相機構、相位差處理機構和晶體振蕩器機構，異頻鑒相機構、相位差處理機構和晶體振蕩器機構依次連接，且晶體振蕩器機構的信號輸出端還與異頻鑒相機構的信號輸入端連接；異頻鑒相機構用于產生相位差信號，即銣原子鐘模塊輸出的銣原子鐘頻率信號與晶體振蕩器機構輸出的晶體振蕩器頻率信號之間的相位差；相位差處理機構用于相位差信號的處理，產生晶體振蕩器機構的頻率控制信號；晶體振蕩器機構用于產生晶體振蕩器頻率信號，并與銣原子鐘頻率信號進行異頻鑒相；

所述的顯示模塊，用于接收異頻相控模塊的輸出信號即銣原子頻標信號并進行顯示。

所述的北斗接收機采用XHTF7107-B型北斗接收機。

所述的鐘差測量模塊采用可編程計數器，所述的數據處理模塊采用可編程卡爾曼濾波器。

所述的銣原子鐘模塊采用RAFS銣原子頻標。